CN114829480A - 橡胶组合物及轮胎 - Google Patents

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CN114829480A CN202080088187.9A CN202080088187A CN114829480A CN 114829480 A CN114829480 A CN 114829480A CN 202080088187 A CN202080088187 A CN 202080088187A CN 114829480 A CN114829480 A CN 114829480A
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庄田靖宏
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Abstract

本发明的目的为提供一种橡胶组合物，其具有优异的耐切割性，同时保持良好的耐伸长疲劳性。根据本发明的橡胶组合物的特征在于，其包含：含有70质量％以上的天然橡胶的橡胶组分；至少含有二氧化硅的填料；和相对于所述橡胶组分中的100质量份天然橡胶为0.1‑2质量份的具有烃基的环状多元醇化合物。

Description

橡胶组合物及轮胎
技术领域
本发明涉及橡胶组合物和轮胎。
背景技术
在橡胶组合物中使用各种组分作为添加剂，以改善橡胶组合物和通过使橡胶组合物交联而获得的交联橡胶的性能。
例如，JP H07-118457 A(PTL 1)描述了一种通过相对于(A)选自天然橡胶、苯乙烯/丁二烯共聚物橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丙烯腈丁二烯共聚物橡胶、氯丁二烯橡胶、丁基橡胶和卤化丁基橡胶中的橡胶100重量份，将(B)0.5重量份～10重量份碳水化合物、(C)0.5重量份～10重量份甲氧基化羟甲基三聚氰胺树脂、和(D)以钴含量计为0.05重量份～1重量份的羧酸钴共混，以用于改善与钢丝帘线的硫化粘接中的粘接性和橡胶硬度的技术。
进一步，JP 2016-47888 A(PTL 2)描述了一种通过在橡胶组合物中包含特定的二烯系橡胶以及玻璃化转变点和CTAB吸附比表面积规定在特定范围内的二氧化硅来同时实现耐磨耗性和湿路面性能以及冰上性能的技术。
然而，PTL 1中描述的技术在高度苛刻条件下的耐切割性和耐磨耗性较差，并且考虑到应用于橡胶制品如轮胎，期望进一步改善该技术。
进一步，在PTL 2中描述的技术中，橡胶组合物的弹性低，使得对硫化后的橡胶组合物的耐切割性和耐磨耗性的效果不充分。期望进一步改善该技术。
因此，近年来，已经开发了一种将具有多元醇结构的化合物如山梨糖醇添加到橡胶组合物中以改善橡胶组合物的耐切割性的技术。
利用该技术，可以获得比常规技术更好的耐切割性，而不会使如低发热性等物性劣化。
引用列表
专利文献
PTL 1：JP H07-118457A
PTL 2：JP 2016-47888A
发明内容
发明要解决的问题
然而，在橡胶组合物中包含化合物如山梨糖醇等的技术可能引起形成源自该化合物的聚集体以及聚集体的存在使橡胶的耐伸长疲劳性劣化的问题。因此，期望进一步改善该技术。
因此，本发明的目的是提供一种橡胶组合物，其具有优异的耐切割性，同时保持良好的耐伸长疲劳性。本发明的另一目的是提供一种轮胎，其具有优异的耐切割性，同时保持良好的耐伸长疲劳性。
用于解决问题的方案
本发明人已经进行了深入的研究，以改善耐龟裂性和耐磨耗性。本发明人发现，通过在含有大量天然橡胶作为橡胶组分的橡胶组合物中含有少量的具有烃基的环状多元醇化合物，可以提高橡胶的强度并且抑制橡胶组合物中的聚集，从而改善耐切割性，同时保持良好的耐伸长疲劳性。
即，本发明的橡胶组合物包含含有70质量％以上的天然橡胶的橡胶组分、至少含有二氧化硅的填料、和相对于所述橡胶组分中的100质量份天然橡胶为0.1质量份～2质量份的具有烃基的环状多元醇化合物。
利用上述构成，可以实现优异的耐切割性，同时保持良好的耐伸长疲劳性。
对于本发明的橡胶组合物，所述具有烃基的环状多元醇化合物优选为具有烃酯基的环状多元醇化合物。这是因为在该情况下可以实现更好的耐伸长疲劳性和耐切割性。
对于本发明的橡胶组合物，所述具有烃基的环状多元醇化合物优选具有两个以上的羟基。这是因为在该情况下可以实现更好的耐切割性。
对于本发明的橡胶组合物，所述具有烃基的环状多元醇化合物优选为由以下式(1)表示的化合物，
Figure BDA0003699511720000031
其中A为具有6～30个碳原子的烃酯基或具有6～30个碳原子的烃醚基，并且X1、X2、X3和X4各自独立地为-OH或-R(其中-R为-H或-CH2OH)，条件是X1、X2、X3和X4中的至少三个为-OH，并且所述具有烃基的环状多元醇化合物更优选在式(1)中的A的烃基部分具有12～24个碳原子。这是因为在该情况下可以实现更好的耐伸长疲劳性和耐切割性。
对于本发明的橡胶组合物，所述具有烃基的环状多元醇化合物的熔点优选为40℃～100℃。这是因为在该情况下可以进一步改善高温下的耐切割性。
对于本发明的橡胶组合物，所述直链状多元醇的含量相对于所述橡胶组分中的100质量份天然橡胶优选为0.5质量份～6质量份。这是因为在该情况下可以实现更好的耐切割性，同时保持良好的耐伸长疲劳性。
对于本发明的橡胶组合物，所述二氧化硅的含量相对于100质量份所述橡胶组分优选为5质量份～100质量份。这是因为在该情况下可以实现更好的耐切割性和增强性而不会使加工性劣化。
对于本发明的橡胶组合物，所述填料优选进一步包含炭黑，并且所述炭黑的含量相对于所述二氧化硅的含量以质量比计优选为0.1～4。这是因为在该情况下可以改善低发热性和耐磨耗性。
本发明的橡胶组合物优选进一步包含硅烷偶联剂，并且所述硅烷偶联剂的含量相对于所述二氧化硅的含量以质量比计优选为0.2以下。这是因为在该情况下可以实现更好的耐切割性。
本发明的橡胶组合物优选进一步包含聚乙二醇。这是因为在该情况下可以进一步改善加工性。
本发明的轮胎在胎面部中使用上述橡胶组合物。
利用上述构成，可以实现优异的耐切割性，同时保持良好的耐伸长疲劳性。
对于本发明的轮胎，所述轮胎优选为施工车辆用轮胎。这是因为在该情况下改善耐伸长疲劳性和耐切割性的效果带来了相当大的益处。
发明的效果
根据本发明，可以提供一种橡胶组合物，其具有优异的耐切割性，同时保持良好的耐伸长疲劳性。进一步，根据本发明，可以提供一种轮胎，其具有优异的耐切割性，同时保持良好的耐伸长疲劳性。
具体实施方式
以下具体说明和描述本发明的实施方案。
<橡胶组合物>
本发明的橡胶组合物为一种橡胶组合物，其包含含有70质量％以上的天然橡胶的橡胶组分、至少含有二氧化硅的填料、和相对于100质量份橡胶组分为0.1质量份～2质量份的具有烃基的环状多元醇化合物。
(橡胶组分)
包含在本发明的橡胶组合物中的橡胶组分包含70质量％以上的天然橡胶(NR)。通过包含70质量％以上的天然橡胶，当橡胶组分与后述的具有烃基的环状多元醇化合物一起使用时，可以获得优异的耐切割性、增强性、耐磨耗性和其它性能。
将橡胶组分中天然橡胶的含量设定为70质量％以上的原因是，当橡胶组分与后述的具有烃基的环状多元醇化合物一起使用时，可以可靠地提高耐切割性和耐磨耗性。从相同的观点，橡胶组分中的天然橡胶的含量优选为80质量％以上并且更优选90质量％以上。
除了天然橡胶以外，橡胶组分还可以包含任何合成橡胶。
例如，从获得优异的耐切割性和耐磨耗性的观点，橡胶组分优选包含二烯系合成橡胶。
二烯系合成橡胶的实例包括合成聚异戊二烯(IR)、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(SBR)、和聚丁二烯橡胶(BR)。二烯系合成橡胶可以单独或作为两种以上的组合包含在橡胶组分中。进一步，根据所需的性能，橡胶组分可以包含非二烯系合成橡胶。
(具有烃基的环状多元醇化合物)
除了上述橡胶组分以外，本发明的橡胶组合物进一步包含相对于橡胶组分中的100质量份天然橡胶为0.1质量份～2质量份的具有烃基的环状多元醇化合物。
包含在橡胶组合物中的具有烃基的环状多元醇化合物可以大幅地改善本发明的橡胶组合物的耐切割性。进一步，通过提高橡胶组分的橡胶分子和后述的剂之间的相互作用，可以使交联后的橡胶的物性均质化。结果，可以改善增强性和耐磨耗性。
进一步，具有烃基的环状多元醇化合物具有比如山梨糖醇等化合物少的亲水部位，使得可以抑制橡胶组合物中的自聚集(self-aggregation)。结果，橡胶组合物可以保持良好的耐伸长疲劳性。
具有烃基的环状多元醇化合物的含量相对于100质量份天然橡胶为0.1质量份～2质量份。当该含量相对于100质量份天然橡胶小于0.1质量份时，环状多元醇化合物的量少。结果，改善耐切割性的效果和耐伸长疲劳性的效果不充分。另一方面，当具有烃基的环状多元醇化合物的含量相对于100质量份天然橡胶超过2质量份时，环状多元醇化合物的量过多。结果，橡胶组合物中会发生自聚集，这可能导致耐伸长疲劳性的劣化。
从相同的观点，具有烃基的环状多元醇化合物的含量相对于100质量份天然橡胶优选为0.1质量份～1.5质量份并且更优选0.3质量份～1.2质量份。
具有烃基的环状多元醇化合物优选具有两个以上的羟基并且优选具有三个以上的羟基。这是因为，通过具有大量的羟基，增强了橡胶组分和添加剂之间的相互作用，并且可以实现更好的耐切割性。
具有烃基的环状多元醇化合物优选为具有烃酯基的环状多元醇化合物。这是因为在该情况下可以实现更好的耐伸长疲劳性和耐切割性。
从实现更好的耐伸长疲劳性和耐切割性的观点，具有烃基的环状多元醇化合物更优选为由以下式(1)表示的化合物，
Figure BDA0003699511720000061
在式(1)中，A为具有6～30个碳原子的烃酯基或具有6～30个碳原子的烃醚基，其中A的烃基部分中的碳原子数优选为12～24。当式(1)中的A的烃基部分中的碳原子数在12～24的范围内时，进一步改善耐切割性，同时保持良好的耐伸长疲劳性。
对于式(1)中的A，来自环部分的第一原子(即，与环结合的原子)或来自环部分的第二原子优选为氧原子。其中来自环部分的第一原子为氧原子的A的实例包括由-O-A’和-O-CO-A”表示的基团，并且其中来自环部分的第二原子为氧原子的A的实例包括由-CH2-O-A”和-CH2-O-CO-A A”’表示的基团，其中A’优选为具有6～30个碳原子的烃基，A”优选为具有5～29个碳原子的烃基，并且A”’优选为具有4～28个碳原子的烃基，并且A’、A”和A”’更优选为具有12～24个碳原子的烃基。
在式(1)中，X1、X2、X3和X4各自独立地为-OH或-R(其中-R为-H或-CH2OH)，条件是X1、X2、X3和X4中的至少三个为-OH。当X1、X2、X3和X4中的三个以上为-OH时，进一步改善橡胶组合物的耐切割性。
在由以上式(1)表示的化合物当中，更优选由以下式(2)或式(3)表示的化合物，并且特别优选由式(2)表示的化合物。
Figure BDA0003699511720000071
在式(2)和(3)中，n为自然数，其优选在11～23的范围内。
通过将由式(2)或式(3)表示的化合物作为改性环状多元醇化合物共混，可以进一步改善耐切割性，同时保持良好的耐伸长疲劳性。
具有烃基的环状多元醇化合物没有特别限制。例如，其可以通过使如山梨糖醇、脱水山梨糖醇、葡萄糖和果糖等多元醇化合物与如辛醇、癸醇、十二醇、十四醇和十六醇等脂肪族醇、或如月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸和油酸等脂肪族羧酸反应来获得。
具有烃基的环状多元醇化合物的具体实例包括如脱水山梨糖醇单月桂酸酯、脱水山梨糖醇单肉豆蔻酸酯、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯和脱水山梨糖醇单油酸酯等酯化合物，以及如辛基-β-D-吡喃葡萄糖苷、癸基-β-D-吡喃葡萄糖苷、十二烷基-β-D-吡喃葡萄糖苷、十四烷基-β-D-吡喃葡萄糖苷和十六烷基-β-D-吡喃葡萄糖苷等醚化合物。这些化合物可以单独使用或以两种以上组合使用。
从以更高的水平兼顾耐伸长疲劳性和耐切割性的观点，在这些化合物当中，具有烃基的环状多元醇化合物优选为脱水山梨糖醇单酯。
具有烃基的环状多元醇化合物的熔点优选为40℃～100℃并且更优选45℃～90℃。这是因为，当具有烃基的环状多元醇化合物的熔点为100℃以下时，可以改善混炼和硫化反应期间的溶解性，并且当熔点为40℃以上时，可以改善高温下的耐切割性。
(直链状多元醇)
除了上述橡胶组分和具有烃基的环状多元醇化合物以外，本发明的橡胶组合物优选进一步包含直链状多元醇。
通过进一步包含直链状多元醇，可以进一步提高橡胶组合物的耐切割性。
直链状多元醇优选具有三个以上的羟基并且更优选具有五个以上的羟基。这是因为，通过在直链状多元醇中包含许多羟基，可以实现更好的耐切割性和耐磨耗性。
直链状多元醇的熔点优选低于170℃。这是因为在该情况下可以改善混炼和硫化反应期间的溶解性。进一步，从粘连性的观点，直链状多元醇的熔点优选40℃以上。
直链状多元醇的种类没有特别限制，并且可以使用已知的直链状多元醇。例如，从实现更好的耐切割性的观点，优选使用选自由木糖醇、山梨糖醇、甘露糖醇和半乳糖醇组成的组中的至少一种。
直链状多元醇的含量相对于橡胶组分中的100质量份天然橡胶优选为0.5质量份～6质量份并且更优选1质量份～4质量份。当直链状多元醇的含量相对于100质量份天然橡胶为0.5质量份以上时，可以获得更好的耐切割性。当该含量相对于100质量份天然橡胶为6质量份以下时，可以抑制由于直链状多元醇的聚集导致的耐伸长疲劳性的降低。
(填料)
除了上述橡胶组分、环状多元醇化合物、和作为任选组分的直链状多元醇以外，本发明的橡胶组合物还包含至少含有二氧化硅的填料。
通过与橡胶组分一起包含含有二氧化硅的填料，可以改善如低切割性(low-cutproperties)和耐磨耗性等特性。
二氧化硅的种类的实例包括湿式二氧化硅(水合硅酸)、干式二氧化硅(无水硅酸)、硅酸钙、和硅酸铝，其中优选湿式二氧化硅。这些二氧化硅可以单独使用或以两种以上组合使用。
湿式二氧化硅可以为沉淀二氧化硅。沉淀二氧化硅为通过在制造的初始阶段，在相对高的温度和中性至碱性pH范围内进行反应溶液的反应以生长二氧化硅一次颗粒，然后将它们控制在酸性pH范围内，使一次颗粒聚集而获得的二氧化硅。
二氧化硅没有特别限制，其中例如CTAB比表面积(十六烷基三甲基溴化铵吸附比表面积)可以为70m2/g以上且250m2/g以下。CTAB比表面积意指根据ASTMD 3765-92测量的值。注意的是，每分子十六烷基三甲基溴化铵在二氧化硅表面上的吸附截面积为0.35nm2，并且将由CTAB吸附量计算的比表面积(m2/g)定义为CTAB比表面积。
二氧化硅的BET比表面积可以为100m2/g以上且250m2/g以下。BET比表面积为用BET法获得的比表面积，其在本发明中可以根据ASTMD4820-93来测量。
二氧化硅的含量相对于100质量份橡胶组分优选为5质量份～100质量份、更优选10质量份～50质量份、并且进一步优选10质量份～45质量份。当二氧化硅的含量相对于100质量份橡胶组分为10质量份以上时，可以进一步改善耐切割性和操纵稳定性。当该含量小于50质量份时，可以抑制橡胶组合物的加工性劣化和低滚动阻力的劣化。
除了上述二氧化硅以外，填料还可以进一步包含炭黑。轮胎的增强性和耐磨耗性可以通过包含炭黑进一步改善。
炭黑没有特别限制，并且其实例包括GPF、FEF、HAF、N339、IISAF、ISAF、和SAF级炭黑。可以使用氮吸附比表面积(N2SA，根据JIS K 6217-2:2001测量)为20m2/g～250m2/g的炭黑。其中，从改善橡胶组合物的耐磨耗性的观点，优选ISAF和SAF级炭黑。这些炭黑可以单独使用或以两种以上组合使用。
炭黑的含量没有特别限制。其相对于100质量份橡胶组分优选为5质量份～100质量份、更优选10质量份～50质量份、并且还更优选10质量份～40质量份。当炭黑的含量相对于100质量份橡胶组分为5质量份以上时，可以进一步改善耐切割性，并且当其小于50质量份时，可以抑制发热性。
炭黑的含量没有特别限制。炭黑的含量相对于二氧化硅的含量(炭黑的含量/二氧化硅的含量)以质量比计优选为0.1～4、更优选0.1～0.9、并且还更优选0.2～0.7。作为其它优选实例，优选为2～4并且更优选2.5～4。
当炭黑的含量相对于二氧化硅的含量以质量比计为0.1以上时，可以获得更好的耐磨耗性和增强性。当炭黑的含量相对于二氧化硅的含量以质量比计为4以下时，可以获得更好的耐切割性而不使低发热性劣化。
除了上述二氧化硅和炭黑以外，填料还可以包含由以下通式(XX)表示的无机化合物，
nM·xSiOY·zH2O (XX)
(其中M为选自由铝、镁、钛、钙和锆、这些金属的氧化物或氢氧化物、其水合物，以及这些金属的碳酸盐组成的组中的至少一种；并且n、x、y和z分别为1～5的整数、0～10的整数、2～5的整数、和0～10的整数。)
由通式(XX)表示的无机化合物的实例包括氧化铝(Al2O3)如γ-氧化铝和α-氧化铝；一水合氧化铝(Al2O3·H2O)如勃姆石和水铝石；氢氧化铝[Al(OH)3]如三水铝矿和三羟铝石；碳酸铝[Al2(CO3)3]、氢氧化镁[Mg(OH)2]、氧化镁(MgO)、碳酸镁(MgCO3)、滑石(3MgO·4SiO2·H2O)、硅镁土(5MgO·8SiO2·9H2O)、钛白(TiO2)、钛黑(TiO2n-1)、氧化钙(CaO)、氢氧化钙[Ca(OH)2]、氧化铝镁(MgO·Al2O3)、粘土(Al2O3·2SiO2)、高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O)、叶蜡石(Al2O3·4SiO2·H2O)、膨润土(Al2O3·4SiO2·2H2O)、硅酸铝(Al2SiO5、Al4·3SiO4·5H2O等)、硅酸镁(Mg2SiO4、MgSiO3等)、硅酸钙(Ca2SiO4等)、硅酸铝钙(Al2O3·CaO·2SiO2等)、硅酸钙镁(CaMgSiO4)、碳酸钙(CaCO3)、氧化锆(ZrO2)、氢氧化锆[ZrO(OH)2·nH2O]、碳酸锆[Zr(CO3)2]、和如各种沸石一样含有校正电荷的氢、碱金属或碱土类金属的结晶性硅铝酸盐。
从耐磨耗性和湿路面性能之间的平衡的观点，通式(XX)的无机化合物的平均粒径优选为0.01μm～10μm并且更优选0.05μm～5μm。
填料的总含量没有特别限制，但相对于100质量份橡胶组分优选为20质量份～150质量份、更优选30质量份～120质量份、并且特别优选40质量份～100质量份。这是因为，通过优化填料的量，可以进一步改善例如耐切割性、低损耗性和耐磨耗性等轮胎的特性。
(其它组分)
除了上述橡胶组分、具有烃基的环状多元醇化合物、填料、和作为任选组分的直链状多元醇以外，本发明的橡胶组合物还包含橡胶工业中通常使用的配混剂作为其它组分。其它组分的实例包括硅烷偶联剂、交联剂、硫化促进剂、聚乙二醇、软化剂、树脂、防老剂、和氧化锌，如果不损害本发明的效果，可以适当地选择和包含这些组分。可以适当地使用市售品作为这些配混剂。
当包含二氧化硅作为上述填料时，优选进一步包含硅烷偶联剂。这是因为在该情况下可以进一步改善二氧化硅在耐切割性、增强性和低损耗性方面的效果。可以适当地使用已知的硅烷偶联剂作为硅烷偶联剂。
硅烷偶联剂的实例包括双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)三硫化物、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)四硫化物、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷、2-巯基乙基三甲氧基硅烷、2-巯基乙基三乙氧基硅烷、3-三甲氧基甲硅烷基丙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物、3-三乙氧基甲硅烷基丙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物、2-三乙氧基甲硅烷基乙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物、3-三甲氧基甲硅烷基丙基苯并噻唑基四硫化物、3-三乙氧基甲硅烷基丙基苯并噻唑基四硫化物、3-三乙氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯一硫化物、3-三甲氧基甲硅烷基丙基甲基丙烯酸酯一硫化物、双(3-二乙氧基甲基甲硅烷基丙基)四硫化物、3-巯基丙基二甲氧基甲基硅烷、二甲氧基甲基甲硅烷基丙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫化物、和二甲氧基甲基甲硅烷基丙基苯并噻唑基四硫化物。这些硅烷偶联剂可以单独使用或以两种以上组合使用。
硅烷偶联剂的含量根据硅烷偶联剂的种类等而变化，但相对于二氧化硅的含量，其以质量比计优选为0.2以下、更优选0.1以下、并且还更优选0.05以下。这是因为橡胶组合物的耐切割性可以通过将硅烷偶联剂的含量相对于二氧化硅的含量以质量比计降低至0.2以下来进一步改善。
交联剂没有特别限制，并且可以根据预期目的适当地选择。其实例包括硫磺系交联剂、有机过氧化物系交联剂、无机交联剂、多胺交联剂、树脂交联剂、硫化合物系交联剂和肟-亚硝胺系交联剂。对于轮胎用橡胶组合物，在这些交联剂当中，更优选硫磺系交联剂(硫化剂)。
交联剂的含量没有特别限制，并且可以根据预期目的适当地选择。其相对于100质量份橡胶组分优选为0.1质量份～20质量份。
当使用硫磺作为交联剂时，优选包含硫化促进剂。硫化促进剂可以为常规已知的硫化促进剂并且没有特别限制。其实例包括次磺酰胺系硫化促进剂如CBS(N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺)、TBBS(N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺)和TBSI(N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰亚胺)；胍系硫化促进剂如DPG(二苯胍)；秋兰姆系硫化促进剂如二硫化四辛基秋兰姆和二硫化四苄基秋兰姆；和二烷基二硫代磷酸锌。硫化促进剂的含量优选小于硫磺含量，并且更优选相对于100质量份橡胶组分为约1质量份～10质量份。
从缩短焦烧时间和进一步改善操作性如提高轮胎制造期间的硫化速度的观点，本发明的橡胶组合物优选进一步包含单硬脂酸甘油酯。
单硬脂酸甘油酯的含量相对于100质量份橡胶组分为0.1质量份以上、优选0.3质量份以上，并且更优选0.5质量份以上。当该含量小于0.1质量份时，本发明的效果可能是不令人满意的。该含量为3.5质量份以下、优选3质量份以下、并且更优选2.5质量份以下。当该含量超过3.5质量份时，焦烧时间有变得太短的倾向。
聚乙二醇的含量相对于100质量份橡胶组分为0.1质量份以上、优选0.3质量份以上、并且更优选0.5质量份以上。当该含量小于0.1质量份时，本发明的效果可能是不令人满意的。该含量为3.5质量份以下、优选3质量份以下、并且更优选2.5质量份以下。当该含量超过3.5质量份时，焦烧时间有变得太短的倾向。
从增加橡胶的柔软性并且实现更好的湿路面性能和冰上性能的观点，本发明的橡胶组合物还可以包含软化剂。软化剂可以为常规已知的软化剂并且没有特别限制。其实例包括如芳香油、石蜡油和环烷油等石油系软化剂，以及如棕榈油、蓖麻油、棉籽油和大豆油等植物系软化剂。这些软化剂可以适当地选择和使用，并且它们可以单独使用或以两种以上组合使用。
当包含软化剂时，从处理容易性的观点，优选包含上述柔软剂中在室温如25℃下为液体的软化剂，并且其实例包括如芳香油、石蜡油和环烷油等石油系软化剂。
从增加橡胶的柔软性并且实现更好的湿路面性能和冰上性能的观点，本发明的橡胶组合物可以包含树脂。可以使用各种天然树脂和合成树脂作为树脂。具体地，优选使用松香系树脂、萜烯系树脂、石油系树脂、酚系树脂、煤系树脂、或二甲苯系树脂等。这些树脂可以单独使用或以两种以上组合使用。
本发明的橡胶组合物的制造方法没有特别限制。例如，橡胶组合物可以通过用已知方法将上述橡胶组分、至少含有二氧化硅的填料、具有烃基的环状多元醇化合物、其它任选的组分等共混和混炼而获得。
<轮胎>
本发明的轮胎在胎面部中使用上述本发明的橡胶组合物。通过将本发明的橡胶组合物应用于轮胎胎面部，可以实现优异的耐切割性，同时保持良好的耐伸长疲劳性。
本发明的轮胎优选用作施工车辆用轮胎、卡车和公共汽车用轮胎、或飞机用轮胎。这是因为用作胎面部的材料的本发明的橡胶组合物具有优异的耐切割性，并且将其用作施工车辆用轮胎带来了相当大的益处。
除了上述本发明的橡胶组合物在轮胎的胎面部中使用以外，本发明的轮胎没有特别限制，并且该轮胎可以根据常规方法来制造。除了通常的空气或调节了氧分压的空气以外，要填充在轮胎中的气体还可以为如氮、氩或氦等惰性气体。
实施例
以下参考实施例更详细地描述本发明，但本发明不限于以下实施例。
(实施例1-1至1-2和比较例1-1至1-3)
根据表1中列出的组成，通过以常规方式共混和混炼来制备橡胶组合物的样品。
将获得的样品各自进行硫化处理，然后进行以下评价(1)和(2)。
(实施例1-1、实施例2-1、比较例1-1、和比较例2-1至2-3)
根据表2中列出的组成，通过以常规方式共混和混炼来制备橡胶组合物的样品。
将获得的样品各自进行硫化处理，然后进行以下评价(1)和(2)。
(实施例3-1至3-2和比较例3-1)
根据表3中列出的组成，通过以常规方式共混和混炼来制备橡胶组合物的样品。
将获得的样品各自进行硫化处理，然后进行以下评价(1)和(2)。
(实施例4-1至4-4和比较例3-1)
根据表4中列出的组成，通过以常规方式共混和混炼来制备橡胶组合物的样品。
将获得的样品各自进行硫化处理，然后进行以下评价(1)和(2)。
<评价>
(1)耐切割性
在对实施例和比较例的各样品进行硫化处理后，制备纯剪切(pure shear)型试验片，在使用拉伸试验装置(SHIMADZU CORPORATION)对试验片进行拉伸的同时制作缺口(notch)，观察了裂纹扩展状态，并且测量裂纹扩展速度不连续增加时的能量释放率(转移能量)。
通过计算各样品的所测量的转移能量的倒数来进行评价。在表1中，实施例1-1至1-2和比较例1-2至1-3的结果表示为在比较例1-1的样品的转移能量的倒数为100的情况下的指数值。在表2中，实施例1-1的结果表示为在比较例1-1的样品的转移能量的倒数为100的情况下的指数值，实施例2-1的结果表示为在比较例2-1的样品的转移能量的倒数为100的情况下的指数值，并且比较例2-3的结果表示为在比较例2-2的样品的转移能量的倒数为100的情况下的指数值。在表3中，实施例3-1和比较例3-2的结果表示为在比较例3-1的样品的转移能量的倒数为100的情况下的指数值。在表4中，实施例4-1和4-2的结果表示为在比较例4-1的样品的转移能量的倒数为100的情况下的指数值，实施例4-3和4-4的结果表示为在比较例4-2的样品的转移能量的倒数为100的情况下的指数值，实施例4-5和4-6的结果表示为在比较例4-3的样品的转移能量的倒数为100的情况下的指数值，并且实施例4-7和4-8的结果表示为在比较例4-4的样品的转移能量的倒数为100的情况下的指数值。在表4中，通过多元回归分析，利用其中独立地改变脱水山梨糖醇量、二氧化硅份数、硅烷份数、单缩水甘油份数、和模量的多个样品的各转移能量结果来预测转移能量。在表1～4中，数值越大，耐切割性越好。
(2)耐伸长疲劳性
在对实施例和比较例的各样品进行硫化处理后，制备宽度为6mm的哑铃型试验片，并且其中使用拉伸试验装置(SHIMADZU CORPORATION)以5Hz反复拉伸试验片的0.5mm宽的缺口来进行试验。
为了评价，当能量释放率的常用对数的值为4.3时测量断裂次数。在表1中，实施例1-1至1-2和比较例1-2至1-3的结果表示为在直至比较例1-1的试验片断裂的次数为100的情况下的指数值。在表2中，实施例1-1的结果表示为在直至比较例1-1的试验片断裂的次数为100的情况下的指数值，实施例2-1的结果表示为在直至比较例2-1的试验片断裂的次数为100的情况下的指数值，并且比较例2-3的结果表示为在直至比较例2-2样品的试验片断裂的次数为100的情况下的指数值。在表3中，实施例3-1和比较例3-2的结果表示为在直至比较例3-1的试验片断裂的次数为100的情况下的指数值。在表1～3中，数值越大，直至发生断裂的次数越多，耐伸长疲劳性越好。
表1
Figure BDA0003699511720000161
表2
Figure BDA0003699511720000171
表3
Figure BDA0003699511720000172
Figure BDA0003699511720000181
*1天然橡胶：RSS#3
*2脱水山梨糖醇单酯：脱水山梨糖醇单硬脂酸酯，由Kao Corporation制造，“RHEODOL AS-10V”，羟基数：3
*3山梨糖醇：由KANTO CHEMICAL CO.,INC.制造，羟基数：6
*4炭黑：N234，由Mitsubishi Chemical Corporation制造，“DIABLACK N234”
*5二氧化硅：由Tosoh Silica Corporation制造，“NIPSIL AQ”
*6防老剂：N-苯基-N’-(1,3-二甲基丁基)-对苯二胺，由Ouchi Shinko ChemicalIndustrial Co.,Ltd.制造，“NOCRAC 6C”
*7硅烷偶联剂：双三乙氧基甲硅烷基丙基多硫化物，由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造
*8硫化促进剂：N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，由Sanshin Chemical IndustryCo.,Ltd.制造，“Sanceler CM-G”
*9苯乙烯丁二烯橡胶：由Asahi Kasei Corporation制造，“Tufdene 2000”
从表1中的结果可以理解，所有实施例的橡胶组合物均以高水平兼顾了耐伸长疲劳性和耐切割性。另一方面，在任一评价项目中，比较例的橡胶组合物与实施例相比具有较差的结果，并且发现它们难以同时兼顾优异的耐伸长疲劳性和优异的耐切割性。
从表2中的结果可以理解，含有特定量的脱水山梨糖醇单酯的实施例的各样品与不含有脱水山梨糖醇单酯的比较例的各样品相比，在耐伸长疲劳性和耐切割性两方面都具有优异的结果。
从表3中的结果可以理解，即使在二氧化硅含量高的情况下，各实施例的橡胶组合物也以高水平兼顾了耐伸长疲劳性和耐切割性。另一方面，在任一评价项目中，比较例的橡胶组合物与实施例相比具有较差的结果，并且发现它们难以同时兼顾优异的耐伸长疲劳性和优异的耐切割性。
从表4中的结果可以理解，即使在二氧化硅含量高的情况下，各实施例的橡胶组合物在耐切割性方面也具有优异的结果。另一方面，比较例的橡胶组合物与实施例相比在耐切割性方面具有较差的结果。
产业上的可利用性
根据本发明，可以提供一种橡胶组合物，其耐切割性优异，同时保持良好的耐伸长疲劳性。进一步，根据本发明，可以提供一种轮胎，其耐切割性优异，同时保持良好的耐伸长疲劳性。

Claims (14)

1.一种橡胶组合物，其包括含有70质量％以上的天然橡胶的橡胶组分、至少含有二氧化硅的填料、和相对于所述橡胶组分中的100质量份天然橡胶为0.1质量份～2质量份的具有烃基的环状多元醇化合物。
2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中所述具有烃基的环状多元醇化合物为具有烃酯基的环状多元醇化合物。
3.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中所述具有烃基的环状多元醇化合物具有两个以上的羟基。
4.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其中所述具有烃基的环状多元醇化合物为由以下式(1)表示的化合物，
Figure FDA0003699511710000011
其中A为具有6～30个碳原子的烃酯基或具有6～30个碳原子的烃醚基，并且X1、X2、X3和X4各自独立地为-OH或-R，其中-R为-H或-CH2OH，条件是X1、X2、X3和X4中的至少三个为-OH。
5.根据权利要求4所述的橡胶组合物，其中所述具有烃基的环状多元醇化合物在式(1)中的A的烃基部分具有12～24个碳原子。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的橡胶组合物，其中所述具有烃基的环状多元醇化合物的熔点为40℃～100℃。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的橡胶组合物，其进一步包括直链状多元醇。
8.根据权利要求7所述的橡胶组合物，其中所述直链状多元醇的含量相对于所述橡胶组分中的100质量份天然橡胶为0.5质量份～6质量份。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的橡胶组合物，其中所述二氧化硅的含量相对于100质量份所述橡胶组分为5质量份～100质量份。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的橡胶组合物，其中所述填料进一步包含炭黑，并且所述炭黑的含量相对于所述二氧化硅的含量以质量比计为0.1～4。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的橡胶组合物，其中所述橡胶组合物进一步包括硅烷偶联剂，并且所述硅烷偶联剂的含量相对于所述二氧化硅的含量以质量比计为0.2以下。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的橡胶组合物，其进一步包括单硬脂酸甘油酯。
13.一种轮胎，其在胎面部中使用根据权利要求1至12中任一项所述的橡胶组合物。
14.根据权利要求13所述的轮胎，其中所述轮胎为施工车辆用轮胎。
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Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07118457A (ja) 1993-10-19 1995-05-09 Sumitomo Chem Co Ltd ゴム組成物およびそれを用いるスチールコードとの加硫接着方法
AT405285B (de) * 1995-09-07 1999-06-25 Semperit Ag Kautschukmischung
JP4480507B2 (ja) * 2004-08-02 2010-06-16 株式会社ブリヂストン ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ
JP5389486B2 (ja) * 2009-03-18 2014-01-15 東洋ゴム工業株式会社 タイヤトレッド用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
JP5389562B2 (ja) * 2009-07-24 2014-01-15 東洋ゴム工業株式会社 タイヤトレッド用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
JP5405362B2 (ja) * 2010-03-10 2014-02-05 東洋ゴム工業株式会社 タイヤベーストレッド用ゴム組成物
WO2012020826A1 (ja) * 2010-08-11 2012-02-16 株式会社ブリヂストン ゴム組成物、ゴム組成物の変色防止方法、及びタイヤ
JP5638966B2 (ja) * 2011-01-18 2014-12-10 住友ゴム工業株式会社 タイヤ用ゴム組成物及びトラック・バス用タイヤ
JP2013213129A (ja) * 2012-04-02 2013-10-17 Yokohama Rubber Co Ltd:The タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ
WO2015147274A1 (ja) * 2014-03-27 2015-10-01 横浜ゴム株式会社 ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ
CN106459499B (zh) * 2014-04-30 2018-07-13 株式会社普利司通 轮胎用橡胶组合物、其制造方法和轮胎
CN105899375B (zh) * 2014-05-27 2017-10-13 株式会社普利司通 重型载重用充气轮胎
WO2016031847A1 (ja) * 2014-08-27 2016-03-03 日本ゼオン株式会社 環状オレフィン系ゴムおよびその製造方法、ならびに、ゴム組成物、ゴム架橋物およびタイヤ
JP6520018B2 (ja) 2014-08-27 2019-05-29 横浜ゴム株式会社 タイヤ用ゴム組成物および空気入りタイヤ
JP2016113515A (ja) * 2014-12-12 2016-06-23 横浜ゴム株式会社 ゴム組成物およびそれを用いた重荷重車両用空気入りタイヤ
JP6475576B2 (ja) * 2015-06-08 2019-02-27 株式会社ブリヂストン スチールコード被覆用ゴム組成物、スチールコード−ゴム複合体及びタイヤ
JP6613887B2 (ja) * 2015-12-28 2019-12-04 日本ゼオン株式会社 ゴム組成物、ゴム架橋物およびタイヤの製造方法
JP2017203118A (ja) * 2016-05-12 2017-11-16 株式会社ブリヂストン ゴム組成物、架橋ゴム、タイヤ及びゴム物品
JP6907789B2 (ja) * 2017-08-02 2021-07-21 住友ゴム工業株式会社 空気入りタイヤ
JP2019099747A (ja) * 2017-12-06 2019-06-24 株式会社ブリヂストン ゴム組成物、加硫ゴム及びタイヤ
JP7069675B2 (ja) * 2017-12-08 2022-05-18 住友ゴム工業株式会社 空気入りタイヤ

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